CN109913696A - 一种石墨表面金属化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨表面金属化的方法，通过在石墨表面涂覆含有活性金属钒的合金材料，再在真空条件下，将该石墨及合金材料进行热处理，得到表面金属化的石墨。它具有如下优点：在较低的温度下实现金属合金与石墨的稳定化学键连接，从而增强了连接性能，解决了石墨与金属合金连接时出现的连接强度低的问题，且本发明具有低能耗，高效率的特点，能够使得石墨在结构材料中增强其导热性和力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及材料中表面涂层技术领域，尤其涉及一种石墨表面金属化的方法。
背景技术
石墨具有熔点高、密度低、导电性、导热性、润滑性和抗震性强的特点，因此有极高的物理化学稳定性。随着高新技术的发展，石墨在电子电工、耐火材料、核工业、能源、航空航天等领域应用极为广泛。高温气冷堆是一种先进的核反应堆型，具有第四代核反应堆的主要特征。500MW级高温气冷模块示范堆被列入“十一五”重大专项。而石墨、碳材料被作为高温气冷堆中漫化、反射和结构材料的关键部分。针对在高温气冷堆中以结构功能为主的石墨材料的工况，通过在石墨炉体表面加固合金结构，可以增强其导热性和力学性能。石墨具有共价键合结构，这使得含有金属键的金属焊料很难与潮湿的石墨表面结合。由于金属材料的热膨胀系数和熔点与石墨相差较大，熔焊方法很难提供高质量的焊接接头。焊接接头的热影响区会产生较大的应力梯度和热残余应力。
石墨在与Sn及Sn基合金材料的连接中，因两者的熔点和热膨胀系数相差较大，所以难以形成稳固的结合，且会产生较大的残余应力，在接头附近产生裂纹，破坏连接结构，导致连接强度低。
石墨与合金连接的难点在于：
1)石墨难被液态金属润湿。
2)石墨与合金的热膨胀率相差较大和化学性质不同，导致连接处易产生裂纹。
发明内容
本发明提供了一种石墨表面金属化的方法，其克服了背景技术中所述的现有技术的不足。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种石墨表面金属化的方法，通过在石墨表面涂覆含有活性金属钒的合金材料，再在真空条件下，将该石墨及合金材料进行热处理，得到表面金属化的石墨。
一实施例之中：所述合金材料为锡钒合金粉。
一实施例之中：所述锡钒合金粉以重量百分比计的元素成分包括：V0.25～7％，Cu0～30％，Ga0～0.5％，Ce0～0.5％，余量为Sn连同不可避免的杂质。
一实施例之中：所述热处理采用钎焊工艺进行热处理。
一实施例之中：一种石墨表面金属化的步骤包括：
步骤1，将粘接剂和锡钒合金粉混合均匀；
步骤2，将步骤1得到的混合物涂覆在石墨表面；
步骤3，采用刮平机构将涂覆层刮平并烘干，得到石墨预处理件；
步骤4，将步骤3得到的石墨预处理件置于真空钎焊炉中，以钎焊工艺进行热处理，得到表面金属化的石墨。
一实施例之中：所述粘接剂为瞬间胶或环氧树脂。
一实施例之中：所述步骤2中，涂覆混合物之前，石墨表面经过除油和丙酮超声清洗。
一实施例之中：所述步骤4中，所述钎焊工艺的真空度在1×10-4～5×10-3Pa。
一实施例之中：所述步骤4中，所述钎焊工艺的温度在700～1000℃之间。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
根据本发明的石墨金属化方法，克服了石墨难与金属焊料结合的难点，通过添加易于与石墨形成碳化物的活性金属V，使得在较低的温度下实现金属合金(尤其是Sn基合金)与石墨的稳定化学键连接，从而增强了连接性能，形成稳定的梯度层将两种材料连接起来，不易产生裂纹，解决了石墨与金属合金连接时出现的连接强度低的问题，解决了石墨与金属材料的焊接难点，且本发明具有低能耗，高效率的特点，能够使得石墨在结构材料中增强其导热性和力学性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本实施例所述的石墨表面金属化后的材料层级结构图。
图2为本实施例所述的石墨表面金属化后的可视表面结构图。
具体实施方式
请查阅图1和图2，一种石墨表面金属化的方法，通过在石墨表面涂覆含有活性金属钒的合金材料，再在真空条件下，将该石墨及合金材料进行热处理，得到表面金属化的石墨。
由于现有钎焊技术多采用锡条焊接，因而，大多数情况下，所述合金材料为锡钒合金粉。本实施例中，所述锡钒合金粉以重量百分比计的元素成分包括：V0.25～7％，Cu0～30％，Ga0～0.5％，Ce0～0.5％，余量为Sn连同不可避免的杂质；其中，Cu或Ga或Ce在锡钒合金粉中可加不可加，钒成分在0.25～7％之间，但不限于此区间范围之内。
所述热处理采用钎焊工艺进行热处理。
具体地，一种石墨表面金属化的步骤包括：
步骤1，将粘接剂和锡钒合金粉混合均匀；
步骤2，将步骤1得到的混合物涂覆在石墨表面；
步骤3，采用刮平机构将涂覆层刮平并烘干，得到石墨预处理件；
步骤4，将步骤3得到的石墨预处理件置于真空钎焊炉中，以钎焊工艺进行热处理，而后随炉冷却，得到表面金属化的石墨。
所述粘接剂可采用瞬间胶或环氧树脂等常规胶水。
所述步骤2中，涂覆混合物之前，最好将石墨表面除油和丙酮超声清洗。
所述步骤4中，所述钎焊工艺的真空度设在1×10-4～5×10-3Pa。所述钎焊工艺的温度设在700～1000℃之间，本实施例中取800℃且在热处理过程中保温30分钟。
经上述步骤处理后得到的表面金属化的石墨在合金A与石墨D之间顺序形成、碳化钒反应层B和合金渗透层C。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (9)
1.一种石墨表面金属化的方法，其特征在于：通过在石墨表面涂覆含有活性金属钒的合金材料，再在真空条件下，将该石墨及合金材料进行热处理，得到表面金属化的石墨。
2.根据权利要求1所述的一种石墨表面金属化的方法，其特征在于：所述合金材料为锡钒合金粉。
3.根据权利要求2所述的一种石墨表面金属化的方法，其特征在于：所述锡钒合金粉以重量百分比计的元素成分包括：V0.25～7％，Cu0～30％，Ga0～0.5％，Ce0～0.5％，余量为Sn连同不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种石墨表面金属化的方法，其特征在于：所述热处理采用钎焊工艺进行热处理。
5.根据权利要求2或3所述的一种石墨表面金属化的方法，其特征在于：包括：
步骤1，将粘接剂和锡钒合金粉混合均匀；
步骤2，将步骤1得到的混合物涂覆在石墨表面；
步骤3，采用刮平机构将涂覆层刮平并烘干，得到石墨预处理件；
步骤4，将步骤3得到的石墨预处理件置于真空钎焊炉中，以钎焊工艺进行热处理，得到表面金属化的石墨。
6.根据权利要求5所述的一种石墨表面金属化的方法，其特征在于：所述粘接剂为瞬间胶或环氧树脂。
7.根据权利要求5所述的一种石墨表面金属化的方法，其特征在于：所述步骤2中，涂覆混合物之前，石墨表面经过除油和丙酮超声清洗。
8.根据权利要求5所述的一种石墨表面金属化的方法，其特征在于：所述步骤4中，所述钎焊工艺的真空度在1×10-4～5×10-3Pa。
9.根据权利要求5所述的一种石墨表面金属化的方法，其特征在于：所述步骤4中，钎焊工艺的温度在700～1000℃之间。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5340658A (en) * | 1991-08-21 | 1994-08-23 | Ishihara Chemical Co., Ltd. | Composites made of carbon-based and metallic materials |
| EP1250467B1 (de) * | 1999-11-08 | 2007-05-30 | Rass, Ino J. | Lotlegierung |
| CN102286742A (zh) * | 2011-08-27 | 2011-12-21 | 郑州机械研究所 | 一种金刚石表面金属化方法 |
| CN104057170A (zh) * | 2013-03-20 | 2014-09-24 | 深圳联合焊接材料有限公司 | 碳结构表面金属化的方法 |
| CN104701708A (zh) * | 2015-03-28 | 2015-06-10 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种石墨-铜复合结构换向器低温钎焊方法 |
| CN106695043A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-24 | 核工业西南物理研究院 | 一种碳基材料与铜的钎焊连接方法 |
| CN108249422A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-07-06 | 武汉理工大学 | 石墨烯薄膜表面金属化焊接点的快速生成方法 |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5340658A (en) * | 1991-08-21 | 1994-08-23 | Ishihara Chemical Co., Ltd. | Composites made of carbon-based and metallic materials |
| EP1250467B1 (de) * | 1999-11-08 | 2007-05-30 | Rass, Ino J. | Lotlegierung |
| CN102286742A (zh) * | 2011-08-27 | 2011-12-21 | 郑州机械研究所 | 一种金刚石表面金属化方法 |
| CN104057170A (zh) * | 2013-03-20 | 2014-09-24 | 深圳联合焊接材料有限公司 | 碳结构表面金属化的方法 |
| CN104701708A (zh) * | 2015-03-28 | 2015-06-10 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种石墨-铜复合结构换向器低温钎焊方法 |
| CN106695043A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-24 | 核工业西南物理研究院 | 一种碳基材料与铜的钎焊连接方法 |
| CN108249422A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-07-06 | 武汉理工大学 | 石墨烯薄膜表面金属化焊接点的快速生成方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 朱艳 主编: "《钎焊（第2版）》", 31 March 2018, 哈尔滨工业大学出版社 * |
| 林增栋 等: "金刚石表面金属化技术", 《物理》 * |
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